[發明專利]一種綠色復合無機混凝劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010326334.3
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111498964B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 楊琥;唐宇農
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52;C02F101/34
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 吳頻梅

本發明屬于水環境處理領域，具體涉及一種綠色復合無機混凝劑及其制備方法和應用。本發明由三種無機鹽經熟化合成新型復合混凝劑的制備方法，在處理一類含濁度微污染地表水應用中，達到同時去除水體腐殖酸并有效降低濁度的效果；同時不含有鋁鐵鹽，能夠取代對人體有害的傳統無機混凝劑，保證水體的清潔和安全。在同等投加量下，相比使用聚硅酸鈦和聚硅酸鋅，濁度和腐殖酸去除率有明顯增加。本發明制備的混凝劑在酸性、中性、堿性水體中均有可觀的混凝效果，不同的無機元素在不同pH下分別發揮了相應的混凝機理，克服了傳統混凝劑對pH敏感的缺點，具有在不同水體中廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于水環境處理領域，具體涉及一種綠色復合無機混凝劑及其制備方法和應用，以達到同時去除水體中腐殖酸物質并有效降低濁度的效果。

背景技術

近年來隨著我國經濟水平的穩步提升，公眾開始逐漸將視野投入到環境保護領域。水域污染治理作為環境治理的重要領域之一，更是當下環境保護的熱門話題。

腐殖酸是自然界中廣泛存在的大分子有機物質，主要是植物的遺骸，經過微生物的分解和轉化，以及地球化學的一系列過程造成和積累起來的一類有機物質。天然飲用水中的有機物質，主要為HA，其濃度范圍從地下水的20μg/L到地表水的30mg/L，含量愈高，水質衛生狀況愈差。一般水源中腐殖酸的含量在10mg/L左右。微量腐殖酸的存在形成了微污染地表水，會對水環境造成諸多影響，例如：會使水中金屬離子和微量元素含量下降，礦化度降低，從而影響人類對某些元素的吸收；同時是鹵化副產品的重要前驅物，極易在水廠加氯過程中形成消毒副產品DBPs和三鹵甲烷類致癌物質THMs等。此外，在自然界的地表水當中，濁度也影響著水質以及污染程度，被證明與人類的一些疾病有所關聯，同時可能會加大水處理的難度。

混凝是常規水處理工藝的第一步，也是最為關鍵的一步工序。在此工序中，混凝劑的選擇直接決定了混凝效果的好壞。就目前而言，鋁鹽和鐵鹽因具有效果好、價格相對低廉，來源廣泛等優勢，這一類混凝劑通過水解生成的沉淀產物，其在沉降過程當中，可以將水體中污染物有效捕捉，共同去除，得到了廣泛應用。然而，使用高劑量去除水源水當中的腐殖酸可能會產生大量的污泥，為后續處理產生困難，并且這類混凝劑在使用時，必然會使得微量的鐵、鋁離子殘留在水體中，會對環境造成危害，如果人們長期飲用這種水，必定會對健康造成損害。近年來被廣泛報導的阿爾茨海默病(老年癡呆)便是由鋁離子在人體中沉積而引發的一類病癥。因此，如何在保證混凝效果的同時，增加混凝劑的環境友好性，降低其副作用成為研究核心，應開發更加高效、環境更加友好的混凝劑。

研究證明，硅鹽經酸中和能形成有網狀結構的高分子量的聚硅酸，能依靠表面羥基的氫鍵作用可以吸附水中許多其他分子，使其具備較強的粘結能力和吸附架橋作用；鋅鹽通過使其摻雜在無機復合混凝劑當中，具備一定的電勢中和及吸附架橋作用，能夠顯著增大絮凝性能；鈦鹽的研究更是近年來的熱點，由于其能形成比鐵鋁鹽更大的絮體，具備更高的電荷，并且使用后的剩余污泥能夠回收制備光催化劑TiO₂，使其廣受研究人員青睞。此外，以上三種元素均對人體無害，且水質標準的要求也相對較低，因此對三種元素復合后制備的混凝劑的效果研究，以期取代一些對人體有害的傳統無機混凝劑，同時不影響混凝效果，這具備重要的現實意義。

本發明人發現將含不同元素的三種無機鹽復合制備得到的聚硅酸鈦鋅混凝劑，能夠結合三種元素各自的特點和優勢，充分發揮電中和作用和架橋網捕作用，同時復合混凝劑不同部分的微區相互作用，協同改變絮體形貌，使其更大更密實，成長為獨特的結構，加強沉降性能，增強實際去除腐殖酸并降低濁度的效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種綠色復合無機混凝劑及其制備方法和應用，由三種無機鹽經熟化合成新型復合混凝劑的制備方法，不含傳統的鋁鐵鹽，對人體無害，取代一些對人體有害的傳統無機混凝劑，在處理一類含濁度微污染地表水應用中，在酸性、中性、堿性水體中均能達到同時去除水體腐殖酸并有效降低濁度的效果；濁度和腐殖酸去除率有明顯增加，同時能夠取代對人體有害的無機混凝劑，保證水體的清潔和安全。